Конькобежец массой  70 кг стоя на коньках на льду бросает в горизонтальном направлении камень массой 3 кг со скоростью 8 м/с. Найти на какое расстояние откатится при этом конькобежец, если известно, что коэффициент трения коньков о лёд равен 0,02
от

1 Ответ

Дано:
Масса конькобежца (m): 70 кг
Масса камня (M): 3 кг
Начальная скорость камня (u): 8 м/с
Коэффициент трения коньков о лед (μ): 0,02
Ускорение свободного падения (g): примем равным 9,81 м/с^2

Найти:
Расстояние, на которое откатится конькобежец после броска камня

Решение с расчетом:
1. Рассчитаем импульс, приобретенный камнем:
Импульс = M * u
Импульс = 3 кг * 8 м/с
Импульс = 24 кг*м/с

2. После броска камня конькобежец и камень будут двигаться вместе, таким образом, рассчитаем скорость конькобежца и камня после броска по закону сохранения импульса:
70 кг * V = (70 кг + 3 кг) * u
V = (73 кг * 8 м/с) / 70 кг
V ≈ 8,4 м/с

3. Теперь рассчитаем работу трения, совершенную за время t при перемещении на расстояние S:
Работа трения = сила трения * расстояние
Работа трения = μ * m * g * S
где сила трения = μ * m * g

4. Рассчитаем потерю кинетической энергии конькобежца и камня:
Потеря кинетической энергии = изменение кинетической энергии
Потеря кинетической энергии = (mv^2)/2 - 0

5. Потеря кинетической энергии равна работе трения:
(70 кг * (8,4 м/с)^2)/2 = μ * 70 кг * 9,81 м/с^2 * S
S = ((70 кг * (8,4 м/с)^2)/2) / (μ * 70 кг * 9,81 м/с^2)

Рассчитаем S:
S ≈ 4,29 м

Ответ:
После броска камня конькобежец откатится приблизительно на 4,29 м.
от